Résumé
La désinfection efficace des surfaces, notamment pour prévenir la contamination par des micro-organismes pathogènes, constitue un défi majeur dans divers secteurs tels que les établissements de santé et les laboratoires biologiques. Actuellement, l'utilisation courante de désinfectants chimiques pour décontaminer les surfaces présente des risques pour la santé des utilisateurs et peut favoriser le développement de bactéries résistantes aux agents désinfectants, notamment vis-à-vis des antibiotiques. Une alternative prometteuse réside dans l'application de méthodes physiques, en particulier l'utilisation de rayonnements ultraviolets (UV), plus spécifiquement les UV-C émis par des lampes à mercure, pour effectuer la décontamination. L’emploi du rayonnement UV-C en raison de ses effets mutagènes directs sur l'ADN est une méthode connue et répandue. Cependant, l'utilisation de ces lampes présente des limites telles que le risque de brûlures pour les opérateurs, les problématiques environnementales liées au mercure et la difficulté à traiter les zones d'ombre. Face à ces défis, il est impératif de proposer des solutions novatrices. Dans cette perspective, nous avons développé une surface basée sur l'utilisation de plasmas, offrant une alternative aux méthodes conventionnelles de désinfection par lampe à mercure.
Ainsi, nos travaux ont débuté par une revue de la littérature, identifiant les matériaux et méthodes nécessaires à la réalisation de notre objectif. Nous avons sélectionné deux sources plasma de type décharge à barrière diélectrique (DBD), ainsi que deux formulations de luminophores, L1 et L2. Différents outils tels que l'oscilloscope, l'imagerie iCCD, la spectroscopie d'émission optique (SEO), la diffraction des rayons X (DRX) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été employés pour les diverses caractérisations. L'analyse électrique des sources a révélé des tensions impulsionnelles d'environ 3,4 kV et une énergie fournie à la lampe d'environ 600 µJ. L'analyse spectrale des sources a mis en évidence leurs caractéristiques d'émission entre 200 et 400 nm. Le fonctionnement des deux sources plasmas révèle des décharges de types streamers. Les caractéristiques structurales et morphologiques des luminophores ont été étudiées, identifiant les phases cristallines présentes ainsi que les caractéristiques morphologiques des poudres. Les interactions entre la lampe et les luminophores ont été optimisées pour obtenir des revêtements uniformes. Les luminophores les plus performants ont été choisis pour les études microbiologiques, guidés par les variations d'émission. Les essais de décontamination microbiologique, conformément à la norme NF 17272:2020, ont été menés sur les bactéries Escherichia coli (E. coli) et Staphylococcus aureus (S. aureus). Ces essais ont clairement montré les avantages significatifs de notre dispositif par rapport à l'utilisation de la lampe seule. En seulement 60 secondes, les combinaisons source plasma – luminophores ont entraîné une réduction de plus de 5 log, dans le cas de E. coli et S. aureus. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour améliorer les pratiques de décontamination microbiologique des surfaces grâce aux rayonnements UVC, contribuant ainsi à la réduction des risques microbiologiques dans les environnements critiques.
Mots-clés : décontamination microbiologique, surface germicide, rayonnement UV, plasma froid, luminophores
Composition du jury
- Mme Eva Kovacevic, GREMI / Orléans, Rapporteure
- M. Grégory Marcos, IJL / Nancy, Rapporteur
- M. David Malec, LAPLACE / Toulouse, Examinateur
- M. Grégoire Chabrol, ICAM / Strasbourg, Examinateur
- M. Sébastien Allix, LAB’SCIENCE / Nazelles-Négron, Encadrant de thèse
- M. Thomas Maho, DPHE / Albi, Encadrant de thèse
- M. Florent Sainct, DPHE / Albi, Encadrant de thèse
- M. Philippe Guillot, DPHE / Albi, Directeur de thèse